常見離子交換

1. 簡述離子交換色譜法

離子交換色譜法(ion exchange chromatography,IEC)
離子色譜分析法出現在20世紀70年代，80年代迅速發展起來，以無機、特別是無機陰離子混合物為主要分析對象。
離子交換色譜利用被分離組分與固定相之間發生離子交換的能力差異來實現分離。離子交換色譜的固定相一般為離子交換樹脂，樹脂分子結構中存在許多可以電離的活性中心，待分離組分中的離子會與這些活性中心發生離子交換，形成離子交換平衡，從而在流動相與固定相之間形成分配。固定相的固有離子與待分離組分中的離子之間相互爭奪固定相中的離子交換中心，並隨著流動相的運動而運動，最終實現分離。
表達式
離子交換色譜的分配系數又叫做選擇系數，其表達式為：

K_s=\frac{[RX^+]}{[X^+]}

其中[RX + ]表示與離子交換樹脂活性中心結合的離子濃度，[X + ]表示游離於流動相中的離子濃度

分離原理
離子交換色譜（ion exchange chromatography，IEC）以離子交換樹脂作為固定相，樹脂上具有固定離子基團及可交換的離子基團。當流動相帶著組分電離生成的離子通過固定相時，組分離子與樹脂上可交換的離子基團進行可逆變換。根據組分離子對樹脂親合力不同而得到分離。

陽離子交換:

陰離子交換:

式中"－－"表示在固定相上，Kxy和Kzm是交換反應的平衡常數，Z+和X-代表被分析的組分離子。M+和Y-表示樹脂上可交換的離子團。

離子交換反應的平衡常數分別為：

陽離子交換：

陰離子交換：

平衡常數K值越大，表示組分的離子與離子交換樹脂的相互作用越強。由於不同的物質在溶劑中離解後，對離子交換中心具有不同的親合力，因此具有不同的平衡常數。親合力大的，在柱中的停留時間長，具有高的保留值。

固定相
離子交換色譜常用的固定相為離子交換樹脂。目前常用的離子交換樹脂分為三種形式，一是常見的純離子交換樹脂。第二種是玻璃珠等硬芯子表面塗一層樹脂薄層構成的表面層離子交換樹脂，第三種為大孔徑網路型樹脂。它們各有特點，例如第二種樹脂有很高的柱效，但它的柱容量不大；第三種樹脂適用於非水溶液中物質的分離，因為它們的孔徑和內表面積大，不需要用水溶脹，便可滿意地使用。

典型的離子交換樹脂是由苯乙烯和二乙烯基苯交聯共聚而成：

其中，二乙烯基苯起了交聯和加牢整個構型的作用，其含量決定了樹脂交聯度大小。交聯度一般控制在4％～16％范圍內，高度交聯的樹脂較硬而且脆，也較滲透，但選擇性較好。在基體網狀結構上引入各種不同酸鹼基團作為可交換的離於基團。

按結合的基團不同，離子交換樹脂可分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂上具有與樣品中陽離子交換的基團。陽離子交換樹脂又可分為強酸性和弱酸性樹脂。強酸性陽離子交換樹脂所帶的基團為磷酸基（一），其中和有機聚合物牢固結合形成固定部分，是可流動的能為其他陽離子所交換的離子。

陰離子交換樹脂具有與樣品中陰離子交換的基團。陰離子交換樹脂也可分為強鹼性和弱鹼性樹脂。

陰離子交換樹脂屬強鹼性，它是由有機聚合物骨架和一季胺鹼基團所組成，它帶有正電荷。而與相反的是可以移動的部分，它能被其它陰離子所交換

流動相
離子交換色譜的流動相最常使用水緩沖溶液，有時也使用有機溶劑如甲醇，或乙醇同水緩沖溶液混合使用，以提供特殊的選擇性，並改善樣品的溶解度。

離子交換色譜所用的緩沖液，通常用下列化合物配製：鈉、鉀、被的檸檬酸鹽，磷酸鹽，甲酸鹽與其相應的酸混合成酸性緩沖液或氫氧化鈉混合成鹼性緩沖液等。

2. 請問離子交換技術和色譜分離技術是什麼，在果汁加工中的應用

離子交換技術：nbsp;nbsp;Sobernbsp;和nbsp;Peterson於1956年首次將離子交換基團結合到纖維素上，製成了離子交換纖維素，成功地應用於蛋白質的分離。從此使生物大分子的分級分離方法取得了迅速的發展。離子交換基團不但可結合到纖維上，nbsp;還可結合到交聯葡聚糖（S-ephadex）和瓊脂糖凝膠（Sepharose）上。nbsp;近年來離子交換色譜技術已經廣泛應用於蛋白質、酶、核酸、肽、寡核苷酸、病毒、噬菌體和多糖的分離和純化。它們的優點是:⑴具有開放性支持骨架，大分子可以自由進入和迅速擴散，故吸附容量大。⑵具有親水性，對大分子的吸附不大牢固，用溫和條件使可以洗脫，不致引起蛋白質變性或酶的失活。⑶多孔性，表面積大、交換容量大，回收率高，可用於分離和制備。一、基本理論nbsp;nbsp;離子交換劑通常是一種不溶性高分子化合物，如樹脂，纖維素，葡聚糖，醇脂糖等，它的分子中含有可解離的基團，這些基因在水溶液中能與溶液中的其它陽離子或陰離子起交換作用。雖然交換反應都是平衡反應，但在層析柱上進行時，由於連續添加新的交換溶液，平衡不斷按正方向進行，直至完全。因此可以把離子交換劑上的原子離子全部洗脫下來，同理，當一定量的溶液通過交換柱時，由於溶液中的離子不斷被交換而波度逐減少，因此也可以全部被交換並吸附在樹脂上。如果有兩種以上的成分被交換吸著在離子交換劑上，用洗脫液洗脫時，在被洗脫的能力則決定於各自洗反應的平衡常數。蛋白質的離子交換過程有兩個階段——吸附和解吸附。吸附在離子交換劑上的蛋白質可以通過改變pH使吸附的蛋白質失去電荷而達到解離但更多的是通過增加離子強度，使加入的離子與蛋白質競爭離子交換劑上的電荷位置，使吸附的蛋白質與離子交換劑解開。不同蛋白質與離子交換劑之間形成電鍵數目不同，即親和力大小有差異nbsp;，因此只要選擇適當的洗脫條件便可將混合物中的組分逐個洗脫下來，達到分離純化的目的。二、離子交換的分類及常見種類（一）分類離子交換劑分為兩大類，即陽離子交換劑和陰離子交換劑。各類交換劑根據其解離性大小，還可分為強、弱兩種，即nbsp;強酸劑nbsp;陽離子交換劑nbsp;nbsp;弱酸劑nbsp;強鹼型nbsp;陰離子交換劑nbsp;弱鹼型nbsp;。1.陽離子交換劑nbsp;nbsp;陽離子交換劑中的可解離基因是磺酸（-SO3H）、磷酸（-PO3H2）、nbsp;羧酸（COOH）和酚羥基（-OH）等酸性基。某些交換劑在交換時反應如下：強酸性：R-SO3nbsp;-H+nbsp;＋nbsp;Na+nbsp;R-SO3-nbsp;Na+H+弱酸性：R-COOH＋Na+nbsp;R-COONanbsp;＋H+國產樹脂中強酸1×7（上海樹脂＃732）和國外產品Dowexnbsp;50、Zerolitnbsp;225等都於強酸型離子交換劑。2.陰離子交換劑nbsp;nbsp;陰離子交換劑中的可解離基因是伯胺、（-NH2）、仲胺（-NHCH3）、叔胺[N-（CH3）2]和季胺[-N（CH3）2]等鹼性基團。某些交換反應如下：強鹼性：R-N+（CH3）2nbsp;H·OH-nbsp;＋Clnbsp;R-N+（CH3）2nbsp;Cl＋OH-弱鹼性：R-N+（CH3）2nbsp;H·OH-nbsp;＋Clnbsp;R-N+（CH3）2nbsp;HCl＋OH-強鹼性＃201號國產樹脂和國外Dowex1、Dowex2、ZerolitFF等都屬於強鹼型陰離子交換劑。（二）種類1.纖維素離子交換劑：陽離子交換劑有羥甲基纖維素（CM-纖維素），nbsp;陰離子交換劑有氯代三乙胺纖維紗（DESE-纖維素）。2.交聯葡聚糖離子交換劑：是將交換基因連接到交聯葡聚糖上製成的一類交換劑，因而既具有離子交換作用，又具有分子篩效應，是一類廣泛應用的色譜分離物質。常用的Sephadex離子交換劑也有陰離子和陽離子交換劑兩類。陰離子交換劑有DEAE-Sephadexnbsp;A-25，A-50和QAE-nbsp;Sephadexnbsp;A25nbsp;，nbsp;A50nbsp;；nbsp;陽離子交換劑有CM-Sephaetxnbsp;C-50，C-50和Sephadexnbsp;C-25，C-50。陰離子交換劑用英文字頭A，陽離子交換劑的英文字頭是C。英文字後面的數字表示Sephadex型號。3.瓊脂糖離子離交換劑：是將DESE-或CM-基團附著在Sepharosenbsp;CL-6Bnbsp;上形成，DEAE-Sephades（陰離子）和CM-Sepharose（陽離子），具有硬度大，nbsp;性質穩定，凝膠後的流速好，分離能力強等優點。三、實驗操作（一）交換劑的處理，再生與轉型nbsp;nbsp;新出廠的樹脂是

3. 何為離子交換法常見的離子交換樹脂一般可分為哪幾種

離子交換法的應用,非常廣泛,工農業生產各行各業,從飲用自來水到污水處理,從食品生版產到服飾的印染業,以及電力權,化工,造紙等…其中的離子交換樹脂起著至關重要的作用,至於離子交換樹脂種類不是幾種,相關型號都幾十上百個型號…不知你具體講的是那個行業生產,所以我不能把幾十上百個種樹脂都跟你吧,呵呵!當然我也講不出來…。華粼水處理

4. 離子交換法常用的交換劑有哪些

液相離交換：能夠電離物質通都用離交換色譜進行離現僅適用於機離混合物離亦用於機物離

製造固體催化劑即種或幾種性組通浸漬載體負載載體

原理

5. 離子交換水處理工藝的處理方法是什麼

離子交換水處理工藝定義就是離子交換法(ion exchange process)，是液相中的離子和固相中離子間所進行的一種可逆性化學反應，當液相中的某些離子較為離子交換固體所喜好時，便會被離子交換固體吸附，為維持水溶液的電中性，所以離子交換固體必須釋出等價離子回溶液中。

常見的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前，先將水質硬度降低的一種前處理程序。軟化機裡面的球狀樹脂，以兩個鈉離子交換一個鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質。

原理：離子交換法是以圓球形樹脂(離子交換樹脂)過濾原水，水中的離子會與固定在樹脂上的離子交換。常見的兩種離子交換方法分別是硬水軟化和去離子法。硬水軟化主要是用在反滲透(RO)處理之前，先將水質硬度降低的一種前處理程序。軟化機裡面的球狀樹脂，以兩個鈉離子交換一個鈣離子或鎂離子的方式來軟化水質。

離子交換樹脂利用氫離子交換陽離子，而以氫氧根離子交換陰離子；以包含磺酸根的苯乙烯和二乙烯苯製成的陽離子交換樹脂會以氫離子交換碰到的各種陽離子(例如Na+、Ca2+、Al3+)。同樣的，以包含季銨鹽的苯乙烯製成的陰離子交換樹脂會以氫氧根離子交換碰到的各種陰離子(如Cl-)。從陽離子交換樹脂釋出的氫離子與從陰離子交換樹脂釋出的氫氧根離子相結合後生成純水。

陰陽離子交換樹脂可被分別包裝在不同的離子交換床中，分成所謂的陰離子交換床和陽離子交換床。也可以將陽離子交換樹脂與陰離子交換樹脂混在一起，置於同一個離子交換床中。不論是那一種形式，當樹脂與水中帶電荷的雜質交換完樹脂上的氫離子及(或)氫氧根離子，就必須進行「再生」。再生的程序恰與純化的程序相反，利用氫離子及氫氧根離子進行再生，交換附著在離子交換樹脂上的雜質。

6. 離子交換原理

離子交換的基本原理 離子交換的選擇性定義為離子交換劑對於某些離子顯示優先活性的性質。離子交換樹脂吸附各種離子的能力不一，有些離子易被交換樹脂吸附，但吸著後要把它置換下來就比較困難；而另一些離子很難被吸著，但被置換下來卻比較容易，這種性能稱為離子交換的選擇性。離子交換樹脂對水中不同離子的選擇性與樹脂的交聯度、交換基團、可交換離子的性質、水中離子的濃度和水的溫度等因素有關。離子交換作用即溶液中的可交換離子與交換基團上的可交換離子發生交換。一般來說，離子交換樹脂對價數較高的離子的選擇性較大。對於同價離子，則對離子半徑較小的離子的選擇性較大。在同族同價的金屬離子中，原子序數較大的離子其水合半徑較小，陽離子交換樹脂對其的選擇性較大。對於丙烯酸系弱酸性陽離子交換樹脂來說，它對一些離子的選擇性順序為：H+>Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>Na十。 離子交換反應是可逆反應，但是這種可逆反應並不是在均相溶液中進行的，而是在固態的樹脂和溶液的接觸界面間發生的。這種反應的可逆性使離子交換樹脂可以反復使用。以D113型離子交換樹脂制備硫酸鈣晶須為例說明： D113丙烯酸系弱酸性陽離子交換樹脂是一種大孔型離子交換樹脂，其內部的網狀結構中有無數四通八達的孔道，孔道裡面充滿了水分子，在孔道的一定部位上分布著可提供交換離子的交換基團。當硫酸鋅溶液中的Zn2+，S042-擴散到樹脂的孔道中時，由於該樹脂對Zn2+選擇性強於對Ca2+的選擇性，，所以Zn2+就與樹脂孔道中的交換基團Ca2+發生快速的交換反應，被交換下來的Ca2+遇到擴散進入孔道的S042-發生沉澱反應，生成硫酸鈣沉澱。其過程大致為：
(1)邊界水膜內的擴散 水中的Zn2+，S042-離子向樹脂顆粒表面遷移，並擴散通過樹脂表面的邊界水膜層，到達樹脂表面； (2)交聯網孔內的擴散(或稱孔道擴散) Zn2+，S042-離子進入樹脂顆粒內部的交聯網孔，並進行擴散，到達交換點；
(3)離子交換 Zn2+與樹脂基團上的可交換的Ca2+進行交換反應；
(4)交聯網孔內的擴散 被交換下來的Ca2+在樹脂內部交聯網孔中向樹脂表面擴散；部分交換下來的Ca2+在擴散過程中遇到由外部擴散進入孔徑的S042-發生沉澱反應，生成CaS04沉澱；
(5)邊界水膜內的擴散 沒有發生沉澱反應的部分Ca2+擴散通過樹脂顆粒表面的邊界水膜層，並進入水溶液中。 此外，由於離子交換以及沉澱反應的速度很快，硫酸鈣沉澱基本在樹脂的孔道里生成，因此樹脂的孔道就限制了沉澱的生長及形貌，對其具有一定的規整作用。通過調整攪拌速度、反應溫度等外界條件，可以使樹脂顆粒及其內部孔道發生相應的變化，這樣當沉澱在樹脂孔道中生成後，就得到了不同尺寸和形貌的硫酸鈣沉澱。

7. 離子交換樹脂有哪幾種影響離子交換樹脂的因素有哪些

離子交換樹脂的種類：

1.強酸性陽離子交換樹脂

通常用於水軟化和脫礦質應用。強酸性陽離子樹脂是一種相對安全且成本有效的方法，用於去除水垢和硬度，例如鈣和鎂，因為它們可以用濃鹽溶液如氯化鈉鹽水再生。當用氫氣循環與硫酸或鹽酸（HCl）作為再生劑時，強酸性陽離子樹脂對脫礦質也非常有效。

2.弱酸性陽離子交換樹脂

是脫鹼應用的經濟有效的選擇，其中給水具有高比例的硬度與鹼度。弱酸性陽離子樹脂通過除去二價陽離子（例如鈣）並根據工藝條件用氫/鈉代替它來實現這一點。根據工藝需要，可以在離子交換過程之後進行脫氣和pH調節。弱酸性陽離子樹脂也是高鹽度流軟化的理想選擇。

3.強鹼陰離子交換樹脂

有多種類型，必須對其特性進行稱重，以確定最適合特定應用的樹脂。離子交換樹脂有利於二氧化硅的去除，特別是對於游離無機酸（FMA）含量低的物流。強鹼陰離子交換樹脂的其他優異用途包括去除鈾。強鹼陰離子交換樹脂對於去除硝酸鹽（NO 3）也是有效的，但如果進料水含有高濃度的硫酸鹽，則過量的再生循環可能會影響效率。最後，強鹼陰離子交換樹脂能夠與鹵素結合。

4.弱鹼陰離子交換樹脂

對於不需要除去二氧化碳（CO 2）和/或二氧化硅（SiO 2）的去離子應用是有效的。弱鹼陰離子交換樹脂對酸吸收也有效，因為它們可以中和強無機酸。

5.螯合樹脂

最常見的特種樹脂類型，用於選擇性去除某些金屬，鹽水軟化和其他物質。特殊樹脂官能團根據手頭的應用而廣泛變化，並且可包括硫醇，亞氨基二乙酸或氨基膦酸等。螯合樹脂廣泛用於稀釋溶液中的金屬濃縮和去除，例如鈷（Co 2+）和汞（Hg 2+）。

6.拋光混床樹脂

混合床單元由於流含量的波動而更容易受到樹脂結垢和較差的系統功能的影響，因此通常在其他處理工藝的後端使用，使用拋光混床樹脂制備純水/超純水。

8. 常用的離子交換樹脂類型有哪些

離子交換樹脂的基本性能
1、強酸性陽離子樹脂
這類樹脂含有大量的強酸性基團，如磺酸基－SO3H，容易在溶液中離解出H+，故呈強酸性。樹脂離解後，本體所含的負電基團，如SO3－，能吸附結合溶液中的其他陽離子。這兩個反應使樹脂中的H+與溶液中的陽離子互相交換。強酸性樹脂的離解能力很強，在酸性或鹼性溶液中均能離解和產生離子交換作用。
樹脂在使用一段時間後，要進行再生處理，即用化學葯品使離子交換反應以相反方向進行，使樹脂的官能基團回復原來狀態，以供再次使用。如上述的陽離子樹脂是用強酸進行再生處理，此時樹脂放出被吸附的陽離子，再與H+結合而恢復原來的組成。

2、弱酸性陽離子樹脂
這類樹脂含弱酸性基團，如羧基－COOH，能在水中離解出H+而呈酸性。樹脂離解後餘下的負電基團，如R-COO－(R為碳氫基團)，能與溶液中的其他陽離子吸附結合，從而產生陽離子交換作用。這種樹脂的酸性即離解性較弱，在低pH下難以離解和進行離子交換，只能在鹼性、中性或微酸性溶液中(如pH5～14)起作用。這類樹脂亦是用酸進行再生(比強酸性樹脂較易再生)。

3、強鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有強鹼性基團，如季胺基(亦稱四級胺基)－NR3OH(R為碳氫基團)，能在水中離解出OH－而呈強鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。
這種樹脂的離解性很強，在不同pH下都能正常工作。它用強鹼(如NaOH)進行再生。

4、弱鹼性陰離子樹脂
這類樹脂含有弱鹼性基團，如伯胺基(亦稱一級胺基)-NH2、仲胺基(二級胺基)-NHR、或叔胺基(三級胺基)-NR2，它們在水中能離解出OH－而呈弱鹼性。這種樹脂的正電基團能與溶液中的陰離子吸附結合，從而產生陰離子交換作用。這種樹脂在多數情況下是將溶液中的整個其他酸分子吸附。它只能在中性或酸性條件(如pH1～9)下工作。它可用Na2CO3、NH4OH進行再生。

5、離子樹脂的轉型
以上是樹脂的四種基本類型。在實際使用上，常將這些樹脂轉變為其他離子型式運行，以適應各種需要。例如常將強酸性陽離子樹脂與NaCl作用，轉變為鈉型樹脂再使用。工作時鈉型樹脂放出Na+與溶液中的Ca2+、Mg2+等陽離子交換吸附，除去這些離子。反應時沒有放出H+，可避免溶液pH下降和由此產生的副作用(如蔗糖轉化和設備腐蝕等)。這種樹脂以鈉型運行使用後，可用鹽水再生(不用強酸)。又如陰離子樹脂可轉變為氯型再使用，工作時放出Cl－而吸附交換其他陰離子，它的再生只需用食鹽水溶液。氯型樹脂也可轉變為碳酸氫型(HCO3－)運行。強酸性樹脂及強鹼性樹脂在轉變為鈉型和氯型後，就不再具有強酸性及強鹼性，但它們仍然有這些樹脂的其他典型性能，如離解性強和工作的pH范圍寬廣等。

9. 離子交換分離法的應用

1 水處理，這是離子交換法最主要的應用領域。
最早的離子交換法應用是從工業鍋爐用水的處理開始的，水中所含的鈣、鎂離子會使鍋爐結垢，導致鍋爐效率降低，久之還有爆炸風險，人們先後採用天然泡沸石、磺化煤、離子交換樹脂等解決了這一問題，也帶動了離子交換法在其他水處理領域，尤其是飲用水處理領域的應用。常見的離子有硬水軟化處理。
2 分離純化，冶金、醫葯、有機合成。
金屬鹽、有機酸、胺、氨基酸等能夠產生的離子都能夠被吸附到離子交換劑上，進而富集，從而達到 分離的效果，這個方法在分離工程中應用廣泛，尤其是在低濃度大批量樣品的處理中效果顯著。
除了分離某一種特定物質 外，還可以利用離子交換層析等方法，批次分離多種物質。
3 催化劑
離子交換劑分為酸性、鹼性、中性等種類，而不少化學反應需要酸性、鹼性等物質作為催化劑，離子交換劑大量易得，使用方便，分離容易，可以作為很好的傳統酸鹼催化劑替代品使用。

10. 常用的離子交換設備有哪些

離子交換設備一般有固定床、浮動床、流動床、移動床…。一傑水質